Introducció
Una mica d'Història
Conceptes Estudiats
31.01.2002
Què entenem per Fractals? ALGUNES APLICACIONS
Geometria Fractal
Concepte de Dimensió Fractal
Atractors
Les fractals són importants en molts camps. Si estudiéssim a fons algunes coses que ens són familiars, segurament veuríem que d'una manera o altre tenen alguna relació amb les fractals. Tot seguit en veurem algunes aplicacions.

LES FRACTALS I LA MÚSICA

La música també pot ser creada mitjançant les fractals. Aqui en tenim tres exemples, creats amb tres programes diferents que podeu trobar en aquesta Web: http://www.dlsi.ua.es/~japerez/fractal/

Gingerbread 2.0.0
LMuse 0.7

Musinum 2.0.8

 

Alguns Fractals
Aplicacions
Fractals que podem observar a la Natura
Dimensió Fractal de la Costa Brava
Mesures de les diferents parts de la Costa Brava
Calculs de la Dimesió Fractal de la Costa Brava
Fotografies de la Costa Brava del Baix Empordà
Conclusions
Opinió Personal
Bibliografia
   

La música fractal intenta establir els potencials usos de la reiteració, la iteració i les matemàtiques complexes com una extensió de la composició musical.
Així arribem a que les fractals ofereixen una inesperada connexió entre les arts musicals i molts processos naturals, perquè barregen qualitats determinístiques i aleatòries per produir naturalment un agradable i estètic balanç entre previsibilitat i novetat. L'estructura jeràrquica de la fractal autorreferent és semblant a la repetició i desenvolupament de motius musicals utilitzats per crear unitat i coherència en la música.

Una gran quantitat de fractals poden ser fàcilment creades amb un ordinador per ser utilitzades com a font inesgotable d'idees musicals.
Recordem el gràfic vist en la representació del nombre d'atractors de la funció f(x)= Ax(1-x). Imaginem 16, 32, 64 o 128 instruments musicals tocant una fuga (valor d'una nota que dura molt poc temps). Comencen com una sola veu, tocant una melodia a l'unisó; de cop es separen en variacions interconnectades del mateix tema. Cada un d'aquests temes es subdivideix, donant lloc a una harmonia en quatre parts. Això segueix i segueix, posant-se més i més complicat, i cada cop més dissonant i confús, fins que cada instrument està tocant la seva pròpia melodia i tot el so es completament caòtic. De sobte, es forma una harmonia de tres instruments, que es subdivideix en sis, i tornem al caos.

Una altre forma de fer aquesta bifurcació musical és la següent: Tots els instruments comencen tocant una melodia simple. De sobte, la meitat comença a interpretar a partir de la meitat de la melodia. Llavors, la meitat de cada meitat canvia als punts 1/4, i 3/4 de la melodia. Més tard, cada un d'ells es divideix, i al final cada instrument està tocant la cançó completa, però cap en el mateix moment.
Un exemple és un projecte que musicalitza el conjunt de Mandelbrot de la següent forma:
Es mapegen els números a tons simples. Els números surten de la porció de Mandelbrot que es veu a la figura.

Els arxius de so són simples il·lustracions de sonificació de dades. Imagineu un micròfon movent-se sobre una línia de la imatge. Cada pixel de la imatge té un valor numèric. A mesura que una línia de pixels s'escaneja el valor numèric de cada pixel és mapejat seqüencialment a un conjunt de tons. En aquest punt, els números són mapejats només als sons que ocupen les tecles blanques del piano, des d'una octava menys que el Do central, i tres i mitja octaves per sobre. Els valors del conjunt de Mandelbrot determinen quins tons són tocats, quan, i durant quant de temps.
Alguns temes de pel·lícules com Star Treck han estat creats mitjançant fractals. Un vídeo que va servir per començar a enfocar aquest treball, també tenia la música feta mitjançant fractals.

LES FRACTALS I LA BIOLOGIA

La biologia és un dels camps en els que les fractals es fan servir més. Malgrat tot, no fa gaire temps que s'hi comencen a utilitzar, ja que, com hem dit, el llenguatge fractal és molt recent.

Fins fa poc la biologia utilitzava els patrons de la geometria euclidiana, però des que es coneixen les fractals, les utilitza. Els sistemes i processos biològics són típicament caracteritzats per molts nivells d'estructura, amb la qual cosa el mateix patró general va sent repetit en diferents nivells. Les relacions que depenen de l'escala tenen implicacions profundes en la fisiologia, ecologia i moltes altres sub disciplines de la biologia. La importància de l'escala fractal ha estat reconeguda virtualment a cada nivell de l'organització biològica.

La geometria fractal podria ser un tema unificador en biologia, ja que permet generalitzar conceptes fonamentals de mesurar dimensions i longituds. La majoria de processos i estructures són decididament no euclidianes, desenvolupant discontinuïtats, amb forma de dents i fragmentades. Les formes de mesurar clàssiques com la geometria euclidiana fan que siguin contínues i suaus. No obstant, és important de reconèixer que mentre la geometria euclidiana no es troba reflectida a la natura, tampoc ho fa la geometria fractal estrictament. Especialment, hi ha un límit baix d'autosemblança en la majoria de sistemes biològics, i la natura hi afegeix un element d'atzar a aquestes estructures fractals. Malgrat tot la geometria fractal descriu millor la natura que la geometria euclidiana. De totes maneres la biologia utilitza les fractals o no depenent de què és el que li interessa observar.

LES FRACTALS I L'ENGINYERIA

El grup d'enginyeria Electromagnètica i Fotònica de la UPC ha desenvolupat antenes fractals duals per a telefonia mòbil. S'ha utilitzat la tecnologia microxip en el disseny de les antenes degut als molts avantatges que té, facilitat de construcció i tamany reduït, entre altres.
A la UPC s'ha fet un projecte de fi de carrera el qual el seu objectiu és l'estudi experimental d'antenes microxips de perímetre fractal. En concret, s'estudiaran antenes la geometria de les quals estigui definida per un pegat de forma quadrada, en el qual es modifica la forma del perímetre perquè aquest sigui fractal. En principi, es desitja conèixer com afecta l'amplada de banda, la freqüència de ressonància i la radiació el fet que el pegat presenti un perímetre fractal.
Amb tal propòsit es construiran antenes microxip basades en aquest fractal, es mesuraran els seus paràmetre d'entrada en l'analitzador de xarxes i els seus diagrames de radiació en la càmera anecoica. També s'analitzaran aquest tips de pegats amb el programa d'anàlisi electromagnètica IE3D.


ALTRES APLICACIONS

La metereologia és un altre camp en què s'apliquen les fractals. Els fenòmens meteorològics, tenen un comportament fractal. A l'hora d'estudiar la previsió del temps, és important tenir en compte la teoria de les fractals. És impossible preveure el temps que farà a llarg termini, perquè els núvols es comporten de tal manera que un canvi molt petit pot provocar grans canvis dins un termini relativament curt. És important conèixer el que passa amb les fractals, perquè quan els meteoròlegs miren quin temps farà, han de tenir en compte el màxim de condicions inicials possibles.

També tenen aplicacions en el cinema. Actualment, alguns decorats d'algunes pel·lícules, com ara Start Treck, es fan mitjançant fractals. Els és més fàcil a partir de funcions matemàtiques obtenir decorats mitjançant l'ordinador que no pas fent-los d'una altra manera.

El camp de la topografia és un camp en que també s'aplica la geometria fractal. A l'hora de fer mapes, s'ha de conèixer la propietat fractal de la costa i la seva possible dimensió fractal. Els mapes no poden ser mai exactes del tot, i si la costa té dimensió fractal considerable, sempre hi ha problemes que cal minimitzar.